JP5503637B2 - 磁気分離装置 - Google Patents

Description

この発明は磁気分離装置、詳しくは例えば鉄粉や酸化鉄粉を含んだ圧延油や鉱石スラリーのような原料液中から、磁化された磁性媒体を用いて磁性物を除去する磁気分離装置に関する。

原料液中から磁性物を除去する装置として、例えば、特許文献１の磁気分離装置が知られている。特許文献１の装置は、円筒形状の分離器容器を本体とし、分離器容器内の一部に磁場を発生させる磁石をこの分離器容器の外方に設け、垂直な回転軸を中心にして水平面内で回転可能な円環状の磁気フィルタを分離器容器に収納し、磁気フィルタに回転駆動手段を設けることを主な構成としている。磁気フィルタは、磁性材料からなる多数本のフィラメントを有し、磁石の有効磁場を連続して通過するとき、有効磁場へ通水された原水（原料液）中の磁気物質（磁性物）を磁着する。

装置運転時には、分離器容器に設けられた原水流入部から、有効磁場内での原水の通水方向が磁気フィルタの回転方向となるように原水を有効磁場に通水し、有効磁場から排出された処理水を分離器容器に設けられた処理水排出部から排出する。その後、分離器容器に設けられた逆洗水流入部から逆洗水を無効磁場に流入し、磁気フィルタに磁着された磁気物質を除去するとともに、除去された磁気物質を、分離器容器に設けられた逆洗水排出部から排出する。これにより、磁気フィルタで磁気物質を含む原水を連続的に処理しながら、磁気フィルタを再生することができる。その結果、原水の浄化処理量を増大させることができ、装置の簡素化とコンパクト化を実現することができる。

日本国特開平１１−１１４３２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された磁気分離装置の運転時、原水中の磁気物質に着目すれば、磁気物質は、有効磁場で磁気フィルタに磁着され、その後、磁気フィルタの水平回転により無効磁場へ移動し、ここで逆洗されて装置外へ排出される。このとき、磁気フィルタには各フィラメントの表面に磁気物質が付着している。そのため、一方向へ回転中の磁気フィルタに逆洗水を一方向から通水するだけでは、例えば、磁気フィルタの内部（中心部）のフィラメントに付着した磁気物質を除去することは困難であった。その結果、原水中からの磁気物質の除去率が低下していた。

そこで、発明者は、鋭意研究の結果、磁気フィルタに代えて、内部空間が周方向へ向かって多数の分割室に区画され、かつ水平な回転軸を中心にして回転可能な非磁性材料からなる円環状の多孔回転容器を採用し、各分割室に磁性媒体を移動可能に収納するように構成すれば、上述した問題は解消されることを知見し、この発明を完成させた。すなわち、回転軸を中心にして多孔回転容器を垂直面内で回転させ、磁石の有効磁場へ達した分割室の磁性媒体を順次磁化し、ここで有効磁場内に供給された原料液中の磁性物を、磁性媒体の表面に磁着させる。その後、分割室が有効磁場から無効磁場へ移動し、そこで磁化が解かれた磁性媒体の表面の磁性物が洗浄されて回収されることにより、磁性物が付着した磁性媒体の洗浄性を高めることができ、しかも原料液中からの磁性物の回収性も高めることができることを知見した。

この発明は、磁性物が付着した磁性媒体の洗浄性を高めることができ、これに伴い、原料液中からの磁性物の回収性も高めることができる磁気分離装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、非磁性材料からなる仕切板により内部空間が周方向へ向かって複数の分割室に区画され、かつ中心軸線が水平または傾斜する円環状で非磁性材料からなる多孔回転容器と、前記各分割室に、この分割室内での自重による移動が自在に収納された磁性媒体と、前記中心軸線上に配置された回転軸を中心にして、前記多孔回転容器を垂直面内または傾斜面内で回転させる回転駆動手段と、前記多孔回転容器の上部の外方に配置され、該多孔回転容器の回転に伴い前記各分割室が順次通過する有効磁場を発生させる磁石と、前記有効磁場に達した各分割室に、磁性物を含む原料液を供給する原料液供給手段と、前記有効磁場を通過し、前記磁石の磁力が及ばない無効磁場に達した前記各分割室に、前記多孔回転容器の中心部側から洗浄媒体を供給することで、前記無効磁場に達した分割室の磁性媒体の表面に付着した磁性物を洗浄によって分離する複数の無効磁場内洗浄手段と、前記多孔回転容器の下部を覆うように配置され、かつ使用済みの前記洗浄媒体を回収する磁性物回収シュートとを備え、前記複数の無効磁場内洗浄手段は、前記多孔回転容器の回転方向に向かって離間配置され、かつ前記無効磁場に達した各分割室に対して順次異なる前記洗浄媒体を供給し、前記磁性物回収シュートは、異なる前記使用済みの洗浄媒体を個別回収するように内部空間が前記多孔回転容器の回転方向に向かって複数に区分され、かつ該区分ごとに専用のドレンが配設されたものである磁気分離装置である。

請求項１に記載の発明によれば、回転駆動手段により水平または傾斜した回転軸を中心にして多孔回転容器を垂直面内または傾斜面内で回転させることで、磁石の有効磁場に達した各分割室の磁性媒体が磁化される。このとき、有効磁場には、多孔回転容器の孔を通って原料液供給手段から磁性物を含む原料液が供給されている。これにより、有効磁場内の分割室では、磁性媒体の表面に磁性物が磁着する一方、その処理液が多孔回転容器の別の孔を通って外部へ排出される。
その後、多孔回転容器の回転を継続することで、有効磁場内の分割室が無効磁場へ移動し、その分割室の磁性媒体の磁化が解かれる。これに伴い、各分割室内で各磁性媒体が連続的に山崩れしながら転動する。この転動状態で、無効磁場内洗浄手段により洗浄媒体が無効磁場に達した各分割室に供給され、その分割室内の磁性媒体に付着した磁性物が洗い流される。その結果、磁性物が付着した磁性媒体の洗浄性を高めることができ、これに伴い、原料液中からの磁性物の回収性も高めることができる。また、磁性物回収シュートの内部空間を洗浄媒体の種類に応じて複数に区分し、各区分ごとに専用のドレンを設けたため、各洗浄液を大略個別回収することができ、これによりその後の廃液処理が容易となる。その後、多孔回転容器の回転がさらに進むことで、洗浄済みの磁性媒体を収納した分割室が再び有効磁場へ移動する。これらの動作は、回転駆動手段によって多孔回転容器の回転が継続している間中、繰り返される。
また、無効磁場内洗浄手段を、多孔回転容器の内周と外周とのうち、少なくとも１つに沿って複数配置し、各無効磁場内洗浄手段から供給される洗浄媒体をそれぞれ異ならせて、無効磁場を通過中の各分割室の磁性媒体に対して、順次、異なる洗浄媒体を供給するようにしてもよい。このような構成とした場合には、異なる洗浄媒体を用いた最適な洗浄順序を選択することができ、磁性媒体の表面に磁着した磁性物の除去性と、この表面に付着した処理液（異物）の洗浄性とを高めることができる。

磁気分離装置とは、磁気（磁界）を利用し、磁性物を含む原料液を、磁性物と、原料液から磁性物を分離して残った液分である処理液とに分離する装置である。
原料液としては、例えば、水、粉粒状鉱物のスラリー（鉱物スラリー）、油を乳化させた水（圧延油）、水酸化ナトリウムを含む水、油（金属加工機械からの廃油を含む）などを採用することができる。
磁性物としては、例えば金属加工機械から排出された切り屑、圧延油や硅砂スラリー中の粉体（摩耗粉を含む）などが挙げられる。磁性物の素材としては、例えば鉄、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金または化合物、あるいはクロマイト、イルメナイト、スピネルといった磁性鉱物などを採用することができる。

洗浄媒体としては、例えば水（冷水、温水）、第２石油類、第３石油類などの石油系洗浄油、アルコール等の有機溶剤、アルカリ溶液（苛性ソーダ水溶液など）、圧縮空気、不活性ガスまたはこれらの少なくとも１つと温湯との混合液などが挙げられる。このうち、有機溶剤の洗浄媒体により磁性媒体の表面を洗浄すれば、有機溶剤が磁性媒体の表面に付着した油分を溶解する。そのため、磁性媒体の表面に付着した磁性物の除去率が高まる。
洗浄媒体は圧縮空気や不活性ガスとともに分割室に吹き込んでもよい。これにより、分割室に収納された磁性媒体の全露出面に万遍なく洗浄液が浸透し、磁性媒体の洗浄効果がさらに高まる。圧縮空気の圧力は０．５ｋｇ／ｃｍ^２以上が好ましい。
洗浄済みの洗浄媒体は、混入されている磁性物を分離した後、液分だけ抽出すれば再使用してもよい。

仕切板の素材は非磁性材料であれば任意である。例えば、各種の非磁性金属（オーステナイト系ステンレス鋼、チタン合金など）、各種の合成樹脂（塩化ビニル、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）など）、セラミックスなどを採用することができる。仕切板の使用枚数は４枚または５枚以上である。仕切板の数を増やすほど、多孔回転容器はより多くの分割室に分割される。各仕切板の多孔回転容器の周方向の位置は、所定ピッチで配置しても、間隔が不均等でもよい。ただし、仕切板は多孔回転容器の周方向において均一間隔で配置した方が好ましい。仕切板には、原料液などが通過する孔が形成されていない。また、仕切板は、その長さ方向を、多孔回転容器の中心軸線を中心とした放射方向に揃えた方が好ましい。
分割室の形成数は、仕切板の使用枚数により決定される。また、分割室の大きさも隣り合う仕切板の間隔により適宜決定される。
多孔回転容器の素材としては、仕切板の素材として例示された各種の非磁性材料を採用することができる。

多孔回転容器の形状は円環状で有れば任意である。具体的には、正面視して真円の中空ドーナツ形状（中空円環形状）だけでなく、例えば正面視して三角形または四角形以上の多角形の中空ドーナツ形状でもよい。
「円環状の中心線が傾斜」している場合の傾斜角度は、水平線を基準として０°より大きく４５°以下である。なお、ここでいう傾斜角度とは、円環状の中心線が、その一端側を下方（他端側を上方）へ向けた場合の傾斜角度と、その一端側を上方へ向けた場合の傾斜角度との両方を含む。傾斜角度が０°では、多孔回転容器が傾斜していない。また、４５°を超えれば、原料液供給手段から各分割室に供給された原料液が、各分離室の供給側の開口からオーバーフローし易い。中心線の好ましい傾斜角度は０°より大きく２０°以下である。この範囲であれば、分離室に収納された多数の磁着媒体のうち、供給側の面に配置される磁着媒体の個数（磁性媒体群の供給側の表面積）が増大し、その分、原料液中の磁性物の磁着量が増大する。
多孔回転容器の回転速度は、０．１〜３０ｒｐｍである。０．１ｒｐｍ未満では、多孔回転容器の１回転当たりの有効磁場内での磁性媒体への磁性物の磁着量が増大し、無効磁場内での磁性媒体の表面の洗浄が困難になる。また、３０ｒｐｍを超えれば、多孔回転容器が高速回転となり、原料液が仕切板に当たって外方へ飛散し易い。多孔回転容器の好ましい回転速度は、０．３〜２ｒｐｍである。この範囲であれば、原料液の飛散が無く、かつ無洗浄磁場内での洗浄時において、磁性媒体の表面に付着した磁着物の洗浄を十分に行うことができる。

「分割室内での自重による移動」とは、多孔回転容器が回転することで、分割室内の磁性媒体が自重で転がり移動（転動）することをいう。
磁性媒体とは、有効磁場内で磁石によって磁化され、原料液供給手段から有効磁場に供給された原料液中の磁性物を磁着するものである。
磁性媒体の素材としては、例えば、磁性物の素材として例示された鉄、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金を採用することができる。磁性媒体としては、金属球（鉄球）、金属棒（鉄筋）などを採用することができる。その他、磁性金属線などを略球状に成形したものなどでもよい。
磁性媒体の使用数は、１つでも、２つ以上でもよい。磁性媒体が複数の場合、各磁性媒体のサイズは同じでも、異なってもよい。

分割室への磁性媒体の充填率は、５０〜９０％である。５０％未満では、磁性物の分割室内での磁着量（磁着性）が低下し、磁性物の回収率が低下する。また、９０％を超えれば、分割室内で磁性物がほとんど転動しなくなる。分割室への磁性媒体の好ましい充填率は、７０〜８０％である。この範囲であれば、磁性媒体が分割室内で円滑に転動しながら、磁性物の高い回収率が得られる。
回転駆動手段としては、例えば、電動モータ、油圧モータなどの各種の原動機を採用することができる。
「多孔回転容器の一部分の外方」とは、例えば、多孔回転容器の一部分の内部ではなく、この一部分の外（近傍）をいう。
磁石としては、例えば、フェライト磁石や希土類磁石などの永久磁石、電磁石（超伝導磁石を含む）などが採用できる。

有効磁場とは、磁石の磁界の影響が及ぶ領域をいう。また、無効磁場とは、磁石の磁界の影響が及ばない領域をいう。
「多孔回転容器の回転に伴い各分割室が順次通過する」とは、回転駆動手段によって多孔回転容器が回転することで、多孔回転容器内の各分割室が、順次、有効磁場に達し、その後、有効磁場を行き過ぎることをいう。
原料液供給手段としては、例えば原料液のポンプ圧送機、オーバーフローによる原料液の供給を行う攪拌タンクなどを採用することができる。
無効磁場内洗浄手段としては、洗浄媒体をノズルから噴射するスプレー装置、その他、洗浄媒体の掛け流し用の洗浄タンク（容器）などを採用することができる。

無効磁場内洗浄手段は、多孔回転容器の内周に配置しても、外周に配置してもよい。また、これらの両方に配置してもよい。
無効磁場内洗浄手段の使用数は、２つまたは３つ以上であれば任意である。
無効磁場内洗浄手段を３つ以上使用する場合には、隣り合う無効磁場内洗浄手段において洗浄媒体が異なっていれば、同一の洗浄媒体を複数の無効磁場内洗浄手段で使用してもよい。もちろん、全ての無効磁場内洗浄手段において、１つの例外もなく洗浄媒体を異ならせてもよい。また、各無効磁場内洗浄手段には、洗浄媒体を分割室に供給する供給部（ノズルなど）は１つだけ設けても、２つ以上設けてもよい。なお、供給部が２つ以上の場合、１つの無効磁場内洗浄手段が保有する各供給部から供給される洗浄媒体は１種類（全て同じ）である。
「洗浄媒体がそれぞれ異なる」とは、磁気分離装置（複数の無効磁場内洗浄手段）の全体において、異なる洗浄媒体が２種類以上存在することをいう。

また、この発明において、前記多孔回転容器は、その内周面、その外周面、その側面のうち、少なくとも前記内周面および前記外周面に多孔部材が配置されたもので、前記磁石を前記多孔回転容器の上部の外方に配置し、前記有効磁場を前記多孔回転容器の上部に発生させ、前記原料液は、前記外周面側の多孔部材の各孔を通して前記分割室に供給された後、前記内周面側の多孔部材の各孔を通過して装置外へ排出されるようにした方が望ましい。

このように構成すれば、多孔回転容器の上部の有効磁場に、順次、各分割室が達すれば、その分割室の磁性媒体が磁化される。しかも、外周面側の多孔部材の各孔を通して、原料液供給手段から原料液が有効磁場内の分割室に供給され、原料液中の磁性物が磁性媒体の表面に磁着される。一方、この磁性物が除去された処理液は、多孔回転容器の上部において、内周面側と側面側とのうち、少なくとも内周面側の多孔部材の各孔を通って多孔回転容器の中央空間へ排出される。このように、多孔回転容器の上部において、多孔回転容器の内周面に比べて表面積が大きい多孔回転容器の外周面を通して原料液を各分割室に供給するので、内周面側からの原料液の供給時に比べて磁性物の磁着量が増加し、磁選効率を高めることができる。これは、容器内に収納された磁性媒体群に磁性物を含む液体を供給したとき、磁性媒体群の下流領域に比べて上流領域の方が磁性物の磁着量が増えることによる。しかも、各分割室は、このように原料液の供給側（外周面側）に比べて排出側（内周面側）が狭い漏斗形状を有しているので、分割室内で原料液が貯留し易い。そのため、磁性物が磁性媒体の表面に磁着され易くなる。

多孔回転容器のうち、原料液などの通過が可能な多孔部材から構成されている面としては、内周面と外周面との２種類の面、または、内周面と外周面と側面との３種類の面である。ここでいう側面とは、両方の側面（端面）でも一方の側面のみでもよい。多孔回転容器のその他の面は多孔部材によって構成されていない。
多孔部材の素材および形状は、非磁性で磁性媒体が通過しない隙間（孔）が形成されたものであれば任意である。例えば、各種金属からなるロストル、金網、各種の多孔板（エキスパンドメタル、パンチングメタルなど）などを採用することができる。
外周面側の多孔部材と内周面側の多孔部材とは同一部材としても、別部材としてもよい。

さらに、この発明において、前記多孔回転容器は、その内周面、その外周面、その側面のうち、少なくとも前記内周面および前記外周面に多孔部材が配置されたもので、前記磁石を前記多孔回転容器の下部の外方に配置し、前記有効磁場を前記多孔回転容器の下部に発生させ、前記原料液は、前記内周面側の多孔部材の各孔を通して前記分割室に供給された後、前記外周面側の多孔部材の各孔を通過して装置外へ排出されるようにした方が望ましい。

このように構成すれば、多孔回転容器の下部の有効磁場に、順次、各分割室が達すれば、その分割室の磁性媒体が磁化される。しかも、原料液供給手段から原料液が、内周面側の多孔部材の各孔を通して有効磁場の分割室に供給される。これにより、原料液中の磁性物は磁性媒体の表面に磁着される一方、磁性物が除去された処理液は、この多孔回転容器の下部において、外周面側と側面側とのうち、少なくとも外周面側の多孔部材の各孔を通って多孔回転容器の下部空間へ排出される。その結果、請求項２の発明の場合のように多孔回転容器の上方に大型化し易い原料液供給手段を設ける必要がないので、磁気分離装置のコンパクト化が図れる。しかも、原料液として水より粘性が高いものを採用した場合でも、この高粘性を原因とした流動性の低下により原料液が分割室を通過する時間が長くなるのを抑えることができる。これは、多孔回転容器の下部で原料液を各分割室に供給するようにしたので、原料液が磁性媒体群の上流領域を通過後、上流領域より容積が大きく液体の分散性が高くなる下流領域を通過し、原料液が外部へ排出されるためである。

さらにまた、この発明において、前記磁性媒体の表面に付着した原料液の液分を洗い流す前記洗浄媒体を、前記有効磁場のうち、前記原料液の供給位置より下流部分に供給する有効磁場内洗浄手段を有した方が望ましい。

このように構成すれば、有効磁場のうち、原料液の供給位置より下流部分に、有効磁場内洗浄手段から洗浄媒体を供給することで、磁性媒体の表面に付着した原料液の液分（処理液）のみを洗い流す。すなわち、磁性媒体の表面に磁着した磁性物は洗い流さない。このように、有効磁場内で、磁性媒体の洗浄を行うようにしたので、処理液の回収率を高めることができる。

「有効磁場のうち、原料液の供給位置より下流部分」とは、有効磁場には原料液供給手段から原料液が供給されるが、その供給位置よりも、多孔回転容器の回転に伴って分割室が進行する方向の有効磁場の領域部分をいう。
有効磁場内洗浄手段としては、例えば、前記無効磁場内洗浄手段と同様のものを採用することができる。

また、この発明において、前記洗浄媒体は、水、アルカリ水溶液、表面活性水、水蒸気、揮発油、圧縮空気、不活性ガスのうち、少なくとも１つとした方が望ましい。

洗浄媒体としては、例えば、水、アルカリ水溶液、表面活性水、水蒸気、揮発油、圧縮空気、不活性ガスのうちの何れか１つ、または、この群から選出された何れか２つ以上でもよい。
アルカリ水溶液としては、例えば苛性ソーダ水溶液などを採用することができる。
表面活性水としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩などの合成洗剤を水に溶解したものなどを採用することができる。
揮発油としては、例えば、灯油などを採用することができる。
不活性ガスとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガスなどを採用することができる。

また、請求項２に記載の発明は、前記原料液は、前記磁性物を含みかつ油を乳化させた水または前記磁性物を含む油で、前記無効磁場内洗浄手段の使用数は３つで、前記洗浄媒体は、前記多孔回転容器の回転方向に向かって配置された１番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給されるものが水で、２番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給されるものが界面活性水で、３番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給されるものが揮発油である請求項１に記載の磁気分離装置である。

請求項２に記載の発明によれば、有効磁場内の分割室は無効磁場へ順次移動し、ここで１番目の無効磁場内洗浄手段から供給された水と、２番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給された界面活性水と、３番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給された揮発油とにより、分割室内の磁性媒体が順次洗浄される。このうち、界面活性水および揮発油の供給は、磁性媒体の表面に付着した油分の洗浄に有利となる。

請求項１に記載の発明によれば、回転駆動手段により水平または傾斜した回転軸を中心にして多孔回転容器を垂直面内または傾斜面内で回転させることで、磁性媒体の有効磁場に各分割室が順次達し、ここで磁性媒体が磁化される。この状態のまま、多孔回転容器の孔を通して、原料液供給手段から原料液を供給する。これにより、磁性媒体の表面に磁性物が磁着する一方、原料液から磁性物が除去された処理液が、多孔回転容器の別の孔から外部へ排出される。次に、多孔回転容器をさらに回転させることで、有効磁場内の分割室が無効磁場へ順次移動し、これに伴い、各分割室内で各磁性媒体が連続的に山崩れしながら転動する。この転動状態で、無効磁場内洗浄手段から各磁性媒体に向かって洗浄媒体が供給されるように構成したので、磁性物が付着した磁性媒体の洗浄性を高めることができ、これに伴い、原料液中からの磁性物の回収性も高めることができる。また、磁性物回収シュートの内部空間を洗浄媒体の種類に応じて複数に区分し、各区分ごとに専用のドレンを設けたため、各洗浄液を大略個別回収することができ、これによりその後の廃液処理が容易となる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、有効磁場内の分割室は無効磁場へ順次移動し、ここで１番目の無効磁場内洗浄手段から供給された水と、２番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給された界面活性水と、３番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給された揮発油とにより、分割室内の磁性媒体が順次洗浄される。このうち、界面活性水および揮発油の供給は、磁性媒体の表面に付着した油分の洗浄に有利となる。

この発明の実施例１に係る磁気分離装置の主要構成体の斜視図である。 この発明の実施例１に係る磁気分離装置の正面図である。 この発明の実施例１に係る磁気分離装置の右側面図である。 この発明の実施例１に係る磁気分離装置の平面図である。 この発明の実施例１に係る磁気分離装置に供給された原料液を処理した処理液の排出系路を示す要部拡大縦断面図である。 この発明の実施例１に係る他の磁気分離装置の概略構成を示す正面図である。 この発明の実施例１に係る磁気分離装置の一部を構成する多孔回転容器のうち、液抜き孔が形成された端板の要部拡大正面図である。 この発明の実施例１に係る磁気分離装置において、上向き状態（基準位置）の分割室に収納された各磁性媒体を示す斜視図である。 この発明の実施例１に係る磁気分離装置において、横向き状態（９０°回転状態）の分割室に収納された各磁性媒体を示す斜視図である。 この発明の実施例１に係る磁気分離装置において、下向き状態（１８０°回転状態）の分割室に収納された各磁性媒体を示す斜視図である。 この発明の実施例１に係る別の磁気分離装置の概略構成を示す正面図である。 この発明の実施例１に係るまた別の磁気分離装置の右側面図である。 この発明の実施例１に係る磁気分離装置において、分割室内での磁性媒体の転動軌跡を示す正面図である。

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここで、説明の都合上、図１において、前方向が装置の正面（前面）方向、後方向が装置の背面（後面）方向、左方向が装置の左方向、右方向が装置の右方向とする。

図１において、１０はこの発明の実施例１に係る磁気分離装置で、この磁気分離装置１０は、架台１１と、ステンレス（非磁性材料）からなる台形状の仕切板１２により内部空間が周方向へ向かって１６個の分割室１３に区画され、かつ中心軸線が水平なステンレスからなる円環状の多孔回転容器１４と、各分割室１３に、この分割室１３内での自重による移動が自在に収納された鉄球（磁性媒体）１５と、多孔回転容器１４の中心軸線上に配置された回転軸１６を中心にして、多孔回転容器１４を垂直面内で回転させる駆動モータ（回転駆動手段）１７と、多孔回転容器１４の一部分の外方に配置され、多孔回転容器１４の回転に伴い各分割室１３が順次通過する有効磁場Ａを発生させる磁石Ｍと、有効磁場Ａに達した各分割室１３に、磁性物を含む圧延油（原料液）１８を供給する原料液投入部（原料液供給手段）１９と、有効磁場Ａを通過し、磁石Ｍの磁力が及ばない無効磁場Ｂに達した前記各分割室１３に洗浄液（洗浄媒体）を供給することで、無効磁場Ｂに達した分割室１３の鉄球１５の表面に付着した磁性物を洗浄によって分離する３本の無効磁場内洗浄ノズル（無効磁場内洗浄手段）２０とを備えている。

以下、図２〜図７を参照して、磁気分離装置１０をさらに詳細に説明する。
図２〜図７に示すように、水平な矩形枠体２１の各角部に支柱２２が垂設された架台１１を有している。矩形枠体２１の一方の長辺枠２１ａの両角部上には門型フレーム２３が立設され、また矩形枠体２１の両短辺枠２１ｂの中間部上にも、同一形状の門型フレーム２３が立設されている。両門型フレーム２３の両支脚２３ａの中間部同士は、補強枠２４により連結されている。両門型フレーム２３上には、磁性材料からなる横長な矩形枠形状の継鉄２５が立設されている。継鉄２５の長さ方向の中間部の内面には、多孔回転容器１４の上部を前方および後方に離間して配置され、有効磁場Ａを多孔回転容器１４の上部に発生させる一対の前記磁石Ｍが配設されている。両磁石Ｍは、約０．５テスラが得られる横長な直方体のネオジウム磁石である。

継鉄２５には、多孔回転容器１４の直上に配置され、多孔回転容器１４の上部に達した各分割室１３に圧延油１８を供給する前記原料液投入部（原料液供給手段）１９が、ブラケット２７を介して固定されている。ブラケット２７の一部には、鉄球１５の表面に付着した圧延油１８を洗い流す洗浄液を、有効磁場Ａのうち、圧延油１８の供給位置より下流部分に供給する有効磁場内洗浄ノズル（有効磁場内洗浄手段）２８が取り付けられている（図１、図２、図４）。このように、有効磁場内洗浄ノズル２８を用いて洗浄液を圧延油１８の供給位置より下流部分に噴射することで、各鉄球１５の表面において、これに磁着した磁性物を残し、圧延油１８の液分（処理液３１）のみを洗い流すことができる。その結果、処理液３１の回収率を高めることができる。なお、圧延油１８に代えて、例えば鉱石スラリーを原料液としてもよい。

前側の門型フレーム２３の長さ方向の中間部には、傾斜ブラケット２９を介して、簀の子形状のロストル３３を通過して排出された処理液３１を上部で受け、これを装置前方へ排出する排液シュート３２が固定されている（図１〜図５）。また、前側の門型フレーム２３の長さ方向の中間部付近には、多孔回転容器１４の圧延油１８の投入位置を基準とし、多孔回転容器１４の回転方向へ向かって１００°位置と、１４０°位置と、２００°位置との３箇所に、各分割室１３の内周側の開口を塞ぐロストル３３を通して、多孔回転容器１４の中心部側から各分割室１３に向かって洗浄液（洗浄媒体、ここでは水道水）を噴射する３本の前記無効磁場内洗浄ノズル２０Ａ〜２０Ｃが順次配設されている。各無効磁場内洗浄ノズル２０Ａ〜２０Ｃから洗浄液を各分割室１３内へ噴射することで、各分割室１３の各鉄球１５に付着した磁性物が洗い流され、磁性物を含む使用済みの洗浄液が金網３４を通して直下の磁性物回収シュート３５に落下する。磁性物回収シュート３５は、上端面に横方向へ長い矩形状の開口を有し、その長さ方向の両端部が前記両補強枠２４に固定されたものである。磁性物回収シュート３５は、多孔回転容器１４の下部全体を下方から包み込んでいる。

なお、３本の無効磁場内洗浄ノズル２０Ａ〜２０Ｃから、異なる洗浄媒体を噴射してもよい（図６）。例えば、最も上流側の無効磁場内洗浄ノズル２０Ａから水を噴射し、２番目の無効磁場内洗浄ノズル２０Ｂから界面活性水（石鹸水など）を噴射し、３番目の無効磁場内洗浄ノズル２０Ｃから揮発油（灯油など）を噴射してもよい。このうち、界面活性水および揮発油の噴射は、各鉄球１５の表面に付着した油分の洗浄に有利である。このように、異なる洗浄液を各エリアごと順次噴射する場合には、各洗浄液を大略個別回収してその後の廃液処理が容易となるように、磁性物回収シュート３５に代えて、内部空間３５ａを洗浄液の種類に応じて区分し（ここでは３つ）、各区分ごとに専用のドレン３５ｂを有する３槽式シュート３５Ａを採用した方が好ましい。

また、矩形枠体２１の他方の長辺側部分には、両門型フレーム２３より高さが低くかつ平面視して横方向に長い矩形状の足場枠台３６が設けられている。足場枠台３６には、金属からなる足場板（ステップ）３７が設けられている。足場枠台３６の長さ方向の一端部上には、減速機１７Ａ付きの前記駆動モータ１７が、その出力軸１７ａの長さ方向を前方へ向けて固定されている。駆動モータ１７は伝動モータで、出力軸１７ａには小径なスプロケット３８が固定されている。
両門型フレーム２３の長さ方向の中間部には、一対の軸受３９が配設され、両軸受３９に前記回転軸１６の両端部が支持されている。回転軸１６は、その後側の端部が後側の軸受３９から外方へ突出し、その突出部分に大径なスプロケット４０が固定されている。両スプロケット３８，４０には、無端チェーン４１が架け渡されている。両スプロケット３８，４０は、飛散した圧延油１８などが付着しないように、足場枠台３６に固定された横長な金属カバー４２により被われている。駆動モータ１７の出力軸１７ａを回転させることで、両スプロケット３８，４０および無端チェーン４１を介して回転軸１６が回転し、これにより多孔回転容器１４が反時計回りに回転する。
両門型フレーム２３には、多孔回転容器１４の外周部の円環形状の両端板１４ａに当接される合計２対の軸支ローラ４３が配設されている。これらの軸支ローラ４３により、回転軸１６を中心にして回転する多孔回転容器１４の回転時の振れを防止し、かつこの振れによる騒音を抑制して多孔回転容器１４を回転させることができる。

次に、図１〜図５，図７を参照して、前記多孔回転容器１４を具体的に説明する。
図１〜図５に示すように、多孔回転容器１４の各分割室１３は、主に両端板１４ａと、前記各仕切り板１２とにより区画されている。各分割室１３は、多孔回転容器１４の外周部の内部空間に、その周方向へ向かって所定ピッチ（ここでは２２．５°）で配設されている。多孔回転容器１４の中心部は、ステンレスからなる中心円板４４により構成されている。中心円板４４の中心部に前記回転軸１６が固定されている。両端板１４ａは、ステンレスからなる無孔でリング形状の板である。なお、両端板１４ａの内周部に、鉄球１５が通過しない直径（例えば５〜８ｍｍ）の液抜き孔１４ｂを多数形成してもよい（図７）。
多孔回転容器１４の内周面には、各分割室１３の内周側の開口を被うようにロストル３３が固定されている。また、多孔回転容器１４の外周面には、各分割室１３の外周側の開口を被うように、金網３４が展張されている。ロストル３３の隙間（９ｍｍ）および金網３４の網目（６．４７ｍｍ）は、直径１２．７ｍｍの鉄球１５が通過しないサイズとなっている。鉄球１５は、各分割室１３において、その内部空間の７５％を占有する個数が収納されている。

次に、図１〜図５，図８〜図１０を参照して、この発明の実施例１に係る磁気分離装置１０による磁性物を含む圧延油１８の磁気分離方法を説明する。
図１〜図５に示すように、駆動モータ１７により回転軸１６を中心にして多孔回転容器１４を垂直面内で反時計回りに０．５ｒｐｍで回転させることで、磁石Ｍの有効磁場Ａに各分割室１３が順次到達し、その到達した各分割室１３内の鉄球１５が磁化される。このとき、有効磁場Ａには、原料液投入部１９から投入された磁性物を含む圧延油１８が、各分割室１３の金網３４を通って供給されている。これにより、有効磁場Ａ内の分割室１３では、鉄球１５の表面に磁性物が磁着される。その際、各分割室１３に収納された各鉄球１５には、一方向（上方）からのみ圧延油１８が供給されるため、各分割室１３では、各鉄球１５の表面のうち、上部側の領域部分への磁性物の付着量が多くなる。一方、その処理液３１が、ロストル３３を通って外部へ排出される。すなわち、処理液３１は、多孔回転容器１４の中心部において外部へ排出された後、排液シュート３２により磁気分離装置１０の下方前方へ排出され、次に床面に載置された図示しない処理液回収槽に回収される。また、有効磁場Ａのうち、圧延油１８の供給位置より下流部分には、鉄球１５の表面に付着した圧延油１８を洗い流す洗浄液が、有効磁場内洗浄ノズル２８から、金網３４を通して各分割室１３内の各鉄球１５に向かって常時噴射されている。このように、有効磁場内洗浄ノズル２８から洗浄液を圧延油１８の供給位置より下流部分に噴射することで、磁性物の磁力選別と同時に、各鉄球１５の表面に付着した原料液のうち、磁性物を除いた液分（処理液３１）のみを洗い流すことができ、処理液３１の回収率を高めることができる。

その後も、駆動モータ１７による多孔回転容器１４の回転が継続されることで、有効磁場Ａ内の分割室１３が順次無効磁場Ｂへ移動し、その分割室１３の各鉄球１５の磁化が解かれる。これに伴い、各分割室１３では各鉄球１５が連続的に山崩れしながら転動する（図８〜図１０）。前述したように、各分割室１３に収納された各鉄球１５には、上方向からのみ圧延油１８が供給されたことで、その表面のうち、上部側の領域部分への磁性物の付着量が多いが、この転動により、磁性物は各鉄球１５の表面全体に分散される。しかも、各分割室１３が、多孔回転容器１４の圧延油１８の投入位置を基準として多孔回転容器１４の回転方向へ向かって１００°位置と、１４０°位置と、２００°位置とに順次到達したとき、３本の無効磁場内洗浄ノズル２０Ａ〜２０Ｃから連続噴射中の洗浄液が、多孔回転容器１４の中心部側から各金網３４を通して各分割室１３内で転動中の多数の鉄球１５に吹き付けられる。これにより、各分割室１３の各鉄球１５に付着した磁性物が洗い流される。その結果、各分割室１３の金網３４を通して直下の磁性物回収シュート３５に、磁性物および使用済みの洗浄液が流れ落ちる。
続いて、この洗浄後の磁性物および使用済みの洗浄液は、磁性物回収シュート３５の直下の床面に載置された図示しない磁性物回収槽に落下して回収される。その後、多孔回転容器１４の回転がさらに進むことで、洗浄済みの鉄球１５を収納した分割室１３が、再び有効磁場Ａに到達する。以上の動作は、駆動モータ１７によって多孔回転容器１４の回転が継続している間中、繰り返される。

このように、実施例１の磁気分離装置１０では、多孔回転容器１４が１回転する間に、各分割室１３に投入された圧延油１８中からの磁性物の除去と、各分割室１３内の多数の鉄球１５に付着した磁性物の洗浄とを行うように構成したので、圧延油１８と磁性物との分離回収が連続的、かつ効率良く行うことができる。
また、駆動モータ１７により回転軸１６を中心にして多孔回転容器１４を垂直面内で回転させ、有効磁場Ａに各分割室１３が順次到達した時、各分割室１３の鉄球１５が磁化され、この状態で、圧延油１８が有効磁場Ａに供給されることで、鉄球１５の表面に磁性物が磁着する一方、処理液３１が外部へ排出される。その後、多孔回転容器１４のさらなる回転により、有効磁場Ａから無効磁場Ｂに向かって分割室１３が順次移動するとともに、各分割室１３内で各鉄球１５が連続的に山崩れしながら転動する。この転動中に洗浄液を各鉄球１５に噴射するので、各鉄球１５の表面に付着した磁性物が洗い流され易くなる。その結果、磁性物が付着した鉄球１５の洗浄性を高めることができ、これに伴い、圧延油１８中からの磁性物の回収性も高めることができる。

また、多孔回転容器１４の上部の有効磁場Ａに、順次、各分割室１３が達すれば、その分割室１３の各鉄球１５が磁化される。しかも、多孔回転容器１４の外周面に配置された金網３４の各孔を通して、原料液投入部１９から圧延油１８が有効磁場Ａ内の分割室１３に供給され、圧延油１８中の磁性物が鉄球１５の表面に磁着される一方、この磁性物が除去された処理液３１は、多孔回転容器１４の上部において、多孔回転容器１４の内周面に配置されたロストル３３の各長孔を通って多孔回転容器１４の中央空間へ排出される。

このように、多孔回転容器１４の上部において、内周面（ロストル３４）に比べて表面積が大きい外周面（金網３３）を通して圧延油１８を各分割室１３に供給するので、内周面側からの圧延油１８の供給時に比べて磁性物の磁着量が増加し、磁選効率を高めることができる。これは、容器内に収納された磁性媒体群に磁性物を含む液体を供給したとき、磁性媒体群の下流領域に比べて上流領域の方が磁性物の磁着量が増えることによる。しかも、各分割室１３は、このように圧延油１８の供給側（外周面側）に比べて排出側（内周面側）が狭い漏斗形状となっているので、各分割室１３内で圧延油１８が貯留し易い。そのため、磁性物が各鉄球１５の表面に磁着され易くなる。

なお、図１１に示すように、磁石Ｍを多孔回転容器１４の下部の外方に配置し、有効磁場Ａを多孔回転容器１４の下部に発生させ、圧延油１８を、ロストル３３の各孔を通して分割室１３に投入させた後、処理液３１を金網３４の各孔を通過して装置外へ排出するように構成してもよい。この場合、多孔回転容器１４の下部の有効磁場Ａに、順次、各分割室１３が達すれば、その分割室１３の鉄球１５が磁化される。その結果、多孔回転容器１４の上方に大きな原料液投入部１９を設ける場合に比べて、磁気分離装置１０のコンパクト化が図れる。しかも、原料液としてこのように水より粘性が高い圧延油１８を採用した場合でも、高粘性を原因とした流動性の低下により圧延油１８が各分割室１３を通過する時間が長くなるのを抑えることができる。これは、多孔回転容器１４の下部で圧延油１８を各分割室１３に供給するように構成したことで、圧延油１８が鉄球群（各分割室１３に充填された多数の鉄球１５）の上流領域を通過後、上流領域より容積が大きく液体の分散性が高まる下流領域を通過し、処理液３１が外部へ排出されることによる。
図１１中、２０は無効磁場内洗浄ノズル２０Ａに代えて使用可能な洗浄液の掛け流シュートである。

また、図１２の別の磁気分離装置１０Ａに示すように、架台１１Ａを後方へ向かって徐々に下方傾斜させることで、多孔回転容器１４の回転軸１６を水平を基準として角度θ（約１５°）だけ傾斜させるようにしてもよい。このように多孔回転容器１４を傾斜させれば、各分割室１３において、供給当初の圧延油１８と接触可能な分割室１３の鉄球１４の個数が増加するので、圧延油１８中の磁性物の磁着率（除去率）を高めることができる。これは、分割室１３に投入された圧延油１８中の大半の磁性物が、鉄球群の上流領域で磁着され、特に鉄球群の上面（最上段の鉄球１５）での磁着物の磁着量が最も大きいことによる。

ここで、図１３を参照して、実際に磁気分離装置１０の多孔回転容器１４を５回転させた際、各回転時における分割室１３内での鉄球１５の位置変化を確認する試験を施した結果を報告する。なお、鉄球１５の近辺に符された数字は、多孔回転容器１４の回転数（周回数）を示す。ここでは、２回の試験（Ａ，Ｂ）を行った。そのため、同じ回転数を示す数字（２Ａ，２Ｂ、５Ａ，５Ｂ）が存在する。
多孔回転容器１４を回転させることで、鉄球１５は略円軌道を描きながら分割室１３内を循環する。ただし、移動の距離や方向は一定ではなく、鉄球１５の移動軌跡は乱れている。これは、１回転後の鉄球１５の位置と、５回転後の鉄球１５の位置とが、２回の試験ともずれていることから解る。何れにせよ、分割室１３内での鉄球１５の占有率が７５％の状態において、多孔回転容器１４を回転させることで、各鉄球１５は分割室１３内で移動することは明らかである。

この発明の磁気分離装置は、例えば、鉄粉や酸化鉄粉を含んだ圧延油や鉱石スラリーのような原料液中から磁性物を磁気分離する際に有用である。

１０，１０Ａ 磁気分離装置、
１２ 仕切板、
１３ 分割室、
１４ 多孔回転容器、
１５ 鉄球（磁性媒体）、
１６ 回転軸、
１７ 駆動モータ（回転駆動手段）、
１８ 圧延油（原料液）、
１９ 原料液投入部（原料液供給手段）、
２０Ａ〜２０Ｃ 無効磁場内洗浄ノズル（無効磁場内洗浄手段）、
２８ 有効磁場内洗浄ノズル（有効磁場内洗浄手段）、
３３ ロストル（多孔部材）、
３４ 金網（多孔部材）、
Ａ 有効磁場、
Ｂ 無効磁場、
Ｍ 磁石。

Claims (2)

1. 非磁性材料からなる仕切板により内部空間が周方向へ向かって複数の分割室に区画され、かつ中心軸線が水平または傾斜する円環状で非磁性材料からなる多孔回転容器と、
   前記各分割室に、この分割室内での自重による移動が自在に収納された磁性媒体と、
   前記中心軸線上に配置された回転軸を中心にして、前記多孔回転容器を垂直面内または傾斜面内で回転させる回転駆動手段と、
   前記多孔回転容器の上部の外方に配置され、該多孔回転容器の回転に伴い前記各分割室が順次通過する有効磁場を発生させる磁石と、
   前記有効磁場に達した各分割室に、磁性物を含む原料液を供給する原料液供給手段と、
   前記有効磁場を通過し、前記磁石の磁力が及ばない無効磁場に達した前記各分割室に、前記多孔回転容器の中心部側から洗浄媒体を供給することで、前記無効磁場に達した分割室の磁性媒体の表面に付着した磁性物を洗浄によって分離する複数の無効磁場内洗浄手段と、
   前記多孔回転容器の下部を覆うように配置され、かつ使用済みの前記洗浄媒体を回収する磁性物回収シュートとを備え、
   前記複数の無効磁場内洗浄手段は、前記多孔回転容器の回転方向に向かって離間配置され、かつ前記無効磁場に達した各分割室に対して順次異なる前記洗浄媒体を供給し、
   前記磁性物回収シュートは、異なる前記使用済みの洗浄媒体を個別回収するように内部空間が前記多孔回転容器の回転方向に向かって複数に区分され、かつ該区分ごとに専用のドレンが配設されたものである磁気分離装置。
2. 前記原料液は、前記磁性物を含みかつ油を乳化させた水または前記磁性物を含む油で、
   前記無効磁場内洗浄手段の使用数は３つで、
   前記洗浄媒体は、前記多孔回転容器の回転方向に向かって配置された１番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給されるものが水で、２番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給されるものが界面活性水で、３番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給されるものが揮発油である請求項１に記載の磁気分離装置。

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